Устройство для контроля системы синхронизации параллельных вычислений

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЕИ ЛДНЕСПЖРЕСПУБЛИК аа 1 И 4 С 06 Р 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР В 792258, кл. С 06 Г 11/26, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1015385, кл. С 06 Р 9/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮНТРОЛЯ СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано в вычислительных системах для контроля за работой системы синхронизации параллельно выполняющихся вычислительных процессов., Целью изобретения является повышение быстродействия и глубины контроля. Устройство содержит группу регистров, группы счетчиков, группу сумматоров, группу блоков вычисления модуля, дешифраторы, схемы сравнения, триггер ошибк ,группы элементов И,элементы ИЛИ, Цель достигается за счет возможности. контроля системы по инвариантным соотношениям путем оперативного отслеживания соблюдения системы инвариантных соотношений. 1 ил., 1 табл.1229763 зовацо в вычислительных системах для контроля за работой системы синхронизации параллельцо выполняющихся вычислительных процессов.Цель изобретения - повышение быстродействия и глубины контроля .На чертеже представлена Функциональная схема устройства.Схема содержит регистры 1.1 - 1. группы, счетчики 2.1 - 2 ь и 3.2-3. соответственно первой и второй групп, сумматоры 4.1-4. группы, блоки 5.1- 5. вычисления модуля группы, дешиФ- раторы 6 и 7, схемы 8.)-8. сравнения, триггер 9 ошибки, элементы И 10.1-10; и 11.1-11.ь первой и второй групп соответственно, элементы ИЛИ 12 и 13, командный вход 14 устройства, состоящий иэ разрядов кода операции 14,1 и номера семаФора 14.2, вход 15 начальных значений семайоров, вход 16 текущих значений семаФоров, сицхровход 17, на который поступают две синхропоследовательности . (вход 17,1) и Ъ, (вход 17,2), выход 18 ошибки, выходы 19.1 и 19.2 дешиФратора 6, выходы 20.1-20 дешиФратора 7, входы 21.1-21 22.1- 22., 23,1-23. сумматоров группы.Предлагаемая совокупность конструктивных признаков позволяет расши - рить область применения устройства за счет возможности контроля системы синхронизации параллельных процессов по инвариантным соотношениям путем оперативного отслеживания соблюдения системы инвариантных соотношений.Современные вычислительные системы являются многопроцессорными ),с множеством параллельно выполняющихся процессов) независимо от числа Физических процессоров в системе, Это обусловлено тенденцией возрастания требований к производительности ЗВМ,)(/ ):й(Р ) 5,5 гдеМЧ ), М(Р )Между параллельными Вычислительны - ми процессами существуют определенные соотношения связи и зависимости, Поэтому для упорядочения взаимодействия между ними используются специальные средства синхронизации параллельных,процессов. Наиболее эФФективным механизмом синхронизации явля. ются Р и Ч - операции над семаФора. ми. Между числом этих операций, а также начальным значением ) -го1, ) семаФора Би текущим На примере рассмотрена таблицасоответствия входного кода выходномудля трехразрядного входного кода блока5. вычисления модуля,55 Изобретение относится к вычисливтельной технике и может бьть испольего значением 5, существует следующая ицвариацтцая зависимость: число выполненных У и Р операций соответственно,Зависимость (1) справедлива при правильной работе системы синхронизации в течение всего времени работы системы от момента создания-го семаФора до его уничтожения .15 В связи с этим выражение (1) может быть использовано для осуществления контроля правильности функционирования системы синхронизации относительно-го семаФора в следующем 2 О виде: Если система синхронизации вклю чает л семаФоров, то для контроляправильности ее работы необходимоиспользовать следующую систему инвариантных соотношений: Ч ( ) - Р 4 ( Р ) + 5 = ) 5 ) Принцип действия устройства основан на реализации системы инвариангов (3), При этом соответствующимисчетчиками вычисляются значениявеличин М ( Ч ) и Й(Р ), идентиФицируемым: по коду соответствующейкоманды. Вычисление левой части системы равенств (3) осуществляется насоответствующих сумматорах, выходныерезультаты которых сравниваются созначениями модуля величины текущегозначения семаФора. При несовпаденииукаэанных величин триггер ошибкиустанавливается в единичное значение,Формируя тем самым сигнал ошибки, 5 О Пунктирной линией в таблице выделен знак числа: 0 - число положительное, 1 - отрицательное.оВходной код Выходной код О О О 100 0 0 5 -1 11 +Д (4) 1229763 4в работе системы синхронизации параллельных процессов.Элементы сумматора 4. предназначены для реализации функции0010 11010111 0110011Регистры 1 предназначены для приема и хранения начальных значений се-мафора. Регистр 1. хранит начальное значение 1 -го семафора. Счетчики 2 и 3 используются для отслеживания значений семафоров при выполнении Р (Н) операций над ними, группа 4 сумматоров - для вычисления значения левой части инвариантного соотношения (3). Блок 5. вычисления модуля предназначен для вычисления модуля текущего значения-го семафора.Дешифратор 6 (кода операции) используется для идентификации кода выполняемой Р или У операции, а дешифратор 7 (кода номера семафора) для дешифрации кода номера семафора, над которым выполняется Р или Н операция. Схема 8. сравнения предназначена для проверки на равенство инвариантного соотношения (3), триггер 9 ошибки - для формирования сигнала ошибки в работе системы синхронизации. Элементы И 10 и 11 используются для выбора счетчиков для изменения значений соответствующих семафоров при выполнении над ними Р и Н операций соответственно.Вход 14 команды предназначен для приема кода команды на выполнение Р или Ч операции над указанным в этой команде номером соответствующего семафора. Первая группа 15 информационных входов используется для приема начальных значений соответствующих семафоров, вторая группа 16 информационных входов - для приема текущих значений соответствующих семафоров. Вход 17 тактовых импульсов устройства предназначен для приема двух последовательностей синхронизирующих импульсова выход 18 - для выдачи сигнала ошибки1 О 15 где И - значение величины, поступающей на первую группу 21.входов сумматора;д - значение величины поступающей на вторую группу 22.входов сумматора;Йэ - значение величины, поступающей на третью группу 23.входов сумматора,- выходная величина.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии все элементыпамяти находятся в нулевом состоянии(цепи начальной установки не показаны) . По команде внешней операционной системы через группу входов 15 25 в регистры 1,1-1.1 записываются начальные значения первого --го семафоров соответственно.Устройство включаетея при переда"че на вход 17 синхроимпульсов. Приэтом на вход 14 в процессе функционирования вычислительной системы поступают коды реализуемых команд, а навходы 16.1-16. - текущие значенияпервого --го семафора.Поле . команды Р (М) операции состоит из двух частей: поля кода операции и поля номера семафора, надкоторым выполняются Р (Ч) операции.С входа 14 команды устройства кодоперации и код номера семафора, над 40которьвк выполняется Р,М) операция,(поступают соответственно на вход14.1 дешифратора 6 и вход 14 Л дешифратора 7, В зависимости от кода вы-.45полняемой Р(Ч) -операции на выходах19.1 (19,2) дешифратора 6 формируетсясигнал, который поступает соответственно на элементы 10. 1-10. ь (11. 111.ь) и через элемент ИЛИ 12 поступает на управляющий вход дешифратора 7,разрешая дешифрацию кода номера модифицируемого семафора.Сигнал с-го выхода дешифратора7 поступает на входы соответствующихэлементов И 10.и 11., разрешаятем самым прохождение сигнала науправляющий вход счетчика 2.1 (3. ).По тактовому импульсу с входа17.1 при выполнении Р (Н)-операциинад-м семафором значение счетчика 2.1 (3-1) уменьшается (увеличивается) на единицу. Выходы счетчиков 2. и 3.1 подсоединены к группе вычитающих и группе суммирующих входов сумматора 4.1 соответственно, Вькоды регистра 1,1 начального значения семафора соединены с суммирующими входами сумматора 4. . В нем реализуется 1 Р левая часть инвариантного соотношения (3) .С входа 1 б устройства в блок 5. вычисления модуля поступает код текущего значения семафора. В этом блоке вычисляется модуль текущего значения семафора, т,е. реализуется правая часть контрольного соотношения (3), Выход блока 5, вычисления модуля соединен с первой группой вхо дов схемы 8. сравнения, к второй группе входов которой подсоединены выходы сумматора 4.; . При несовпаде нии кодов на выходе схемы 8. сравнения формируется сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на триггер 9 ошибки. По тактовому им-. пульсу с входа 17.2 в триггер 9 ошибки записывается сигнал ошибки. По каждой команде выполнения Р (Ч)-опе 30 рации повторяется аналогичный процесс контроля. Если по окончании этого процесса на выходе триггера 9 ошибки есть нулевой потенциал, значит система синхронизации работает правильно,35 Временной интервал между импульсами с входов первого 17. 1 и второго 17.2 разрядов последовательности синхроимпульсов равен суммарному времени срабатываний счетчиков, сумматоров, схем сравнения и элемента ИЛИ.Формула иэ обре те нияУстройство для контроля системы синхронизации параллельных вычислений, содержащее группу регистров,первую схему сравнения, триггер ошибки, две группы элементов И, первыйэлемент ИЛИ, причем выход триггераошибки является выходом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия иглубины контроля, оно содержит двегруппы счетчиков, группу сумматоров,группу блоков вычисления модуля, двадешифратора, вторую --ю схемусравнения, второй элемент ИЛИ, причем первый, второй и третий входы-го сумматора группы ( 1 = 1 - )соединены соответственно с выходами1-го регистра группы и-х счетчиковпервой и второй групп, первый и второй входы-й схемы сравнения соединены соответственно с выходами -гоблока вычисления модуля, группы и-го сумматора группы, выходы с первой по ь -ю схем сравнения черезвторой элемент ИЛИ соединены с информационным входом триггера ошибки,синхровход которого и синхровходысчетчиков первой и второй групп обраэуют синхровход устройства, вычитающие входы счетчиков первой группы исуммирующие входы счетчиков второйгруппы соединены соответственно свыходами элементов И первой и второйгрупп, первый и второй выходы первого дешифратора соединены соответственно с первьии входами элементовИ первой и второй групп и через,первый элемент ИЛИ - с разрешающимвходом второго дешифратора, выходыкоторого соединены с вторыми входамиэлементов И первой и второй групп,входы регистров группы, блоков вычисления модуля группы, первого н второго дешифраторов подключены.соответственно к выходам начальных и текущих значений семафоров, кода операции и кода номера признака контролируемой системы синхронизации.1229763 оставитель И. Хазоваехред Г.Гербер Корр А. Ференц едактор лана аказ 2451 4 ТиражПодписно комитета СССР но нии 4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уж ул. Проектная ВНИИПИ Госуд по делам13035, Москва рстве обрет Ж,ткрытий я наб